第八章 发电厂和变电所的控制及信号

发电厂和变电所的控制与信号发电厂电气部分课件Byblank电力系统及其自动化教研室第一节发电厂和变电站的控制方式

一、发电厂的控制方式。

发电厂控制方式主控制室方式集中控制方式模拟信号测控方式数字信号测控方式第一节发电厂和变电站的控制方式

一、发电厂的控制方式1．主控制室控制方式早期发电厂的单机容量小，常常采用多炉对多机（如四炉对三机）的母管制供汽方式，机炉电相关设备的控制采用分离控制，即设电气主控制室、锅炉分控制室和汽机分控制室。主控制室为全厂控制中心，负责起停机和事故处理方面的协调和指挥，因此要求监视方便，操作灵活，能与全厂进行联系

第一节发电厂和变电站的控制方式

一、发电厂的控制方式1．主控制室控制方式右图为典型火电厂主控制室的平面布置图。凡需要经常监视和操作的设备，如发电机和主变压器的控制元件、中央信号装置等须位于主环正中的屏台上，而线路和厂用变压器的控制元件、直流屏及远动屏等均布置在主环的两侧。凡不需要经常监视的屏，如继电保护屏、自动装置屏及电能表屏便布置在主环的后面。开关场的主变压器与35kV及以上的断路器的控制与监视均在主控制室进行；主控制室常与6-10kV配电装置室相连，并与主厂房通过天桥连通。第一节发电厂和变电站的控制方式

一、发电厂的控制方式2．机炉电集中控制方式对于单机容量为20万kW及以上的大中型机组，一般应将机、炉、电设备集中在一个单元控制室简称集控室控制。现代大型火电厂为了提高热效率，趋向采用亚临界或超临界高压、高温机组，锅炉与汽机之间采用一台锅炉对一台汽机构成独立单元系统的供汽方式，不同单元系统之间没有横向的蒸汽管道联系，这样管道最短，投资较少；且运行中，锅炉能配合机组进行调节，便于机组启停及事故处理。第一节发电厂和变电站的控制方式

一、发电厂的控制方式2．机炉电集中控制方式机炉电集中控制的范围，包括主厂房内的汽轮机、发电机、锅炉、厂用电以及与它们有密切联系的制粉、除氧、给水系统等，以便让运行人员注意主要的生产过程。至于主厂房以外的除灰系统、化学水处理等，均采用就地控制。第一节发电厂和变电站的控制方式

二、变电站的控制方式变电站控制方式值班员控制方式、综合自动化站控制中心远方遥控方式在主控室内的集中控制和。在设备附近的就地控制变电站的控制方式按有无值班员调度中心控制开关控制方式强电控制弱电控制按控制电源电压的高低第二节二次回路接线图对一次设备进行测量、保护、监视、控制和调节的设备称为二次设备，它包括测量仪表、继电保护、控制和信号装置等。二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备相互关联。二次回路是由二次设备组成的回路，它包括交流电压回路、交流电流回路、断路器控制和信号直流回路、继电保护回路以及自动装置直流回路等。二次接线图定义：是用二次设备特定的图形符号和文字符号来表示二次设备相互连接情况的电气接线图。第二节二次回路接线图二次接线图的表示法 有三种：①归总式原理接线图；

②展开接线图；

③安装接线图。它们的功用各不相同。第二节二次回路接线图二次接线图的表示法

归总式原理接线图在归总式原理接线图（简称原理图）中，有关的一次设备及回路同二次回路一起画出，所有的电气元件都以整体形式表示，且画有它们之间的连接回路。这种接线图的优点是能够使看图者对二次回路的原理有一个整体概念。第二节二次回路接线图二次接线图的表示法无论何种二次接线图，其上的图形符号和文字符号都是按国家标准规定画（列）出的。我国电力设计和运行中目前有两套主流版本的文字和图形符号标准在广泛使用，一个是1964年推出的GB312一1964图形符号标准和GB315一1964字符号标准，另一个是正在逐步推广的GB7159一1987文字符号标准、GB/T4728一1996和DL5028一1993电气工程制图标准。二次接线图常用图形符号新旧对照表见表8一1，常用文字符号对照表见表8一2。第二节二次回路接线图二次接线图的表示法第二节二次回路接线图第二节二次回路接线图第二节二次回路接线图第二节二次回路接线图第二节二次回路接线图

从图中可以看出，一次设备和二次设备都以完整的图形符号表示出来，能使我们对整套保护装置的工作原理有一个整体概念。 但是这种图存在许多缺点：(l）只能表示继电保护装置的主要元件，而对细节之处无法表示；(2）不能表明继电器之间接线的实际位置，不便于维护和调试；(3）没有表示出各元件内部的接线情况，如端子编号、回路编号等；(4）标出的直流“

+”、“一”极符号多而散，不易看图；(5）对于较复杂的继电保护装置，很难表示，即使画出了图，也很难让人看清楚。第二节二次回路接线图展开接线图(Ladderdiagram,elementarywiringdiagram)展开接线图简称展开图，完全是以另一种方式构成的接线图，各元件被分解成若干部分。例如：图8一3所示的10kV线路过流保护原理接线图可用展开图表示为图8一4。由图8一4可见，元件的线圈、触点分散在交流回路和直流回路中，故分别叫作交流回路展开图（包括交流电流回路展开图和交流电压回路展开图）以及直流回路展开图。第二节二次回路接线图展开接线图(Ladderdiagram,elementarywiringdiagram)在展开图中，无论元件、线圈和触点等都应按规定的文字符号加以注明，以便看出它们的功能。将回路中的电源、按钮、触点、线圈等元件的图形符号依电流通过的方向，由左至右、由上到下顺序排列起来，最后便构成完整的展开图。在图的右侧，尚有文字说明回路的作用，可帮助了解回路的动作过程。通过图8一4同样能说明当10kV线路短路或过负荷时，过流保护动作跳闸的过程。由于展开图条理清晰，能一条一条地检查和分析，因此实际中用得最多。

第二节二次回路接线图展开接线图(Ladderdiagram,elementarywiringdiagram)展开图具有如下优点：(l）容易跟踪回路的动作顺序；(2）在同一个图中可清楚地表示某一次设备的多套保护和自动装置的二次接线回路，这是原理图所难以做得到的；(3）易于阅读，容易发现施工中的接线错误。

第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram)为了施工、运行和维护方便，在展开图的基础上，还应进一步绘制安装接线图。安装接线图包括屏面布置图、屏后接线图、端子排图和电缆联系图。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram)1．屏面布置图屏图屏面布置应满足下列一些要求：①凡须经常监视的仪表和继电器都不要布置得太高；②操作元件（如控制开关、调节手轮、按钮等）的高度要适中，使得操作、调节方便，它们之间应留有一定的距离，操作时不致影响相邻的设备；③检查和试验较多的设备应布置在屏的中部，而且同一类型的设备应布置在一起，这样检查和试验都比较方便。此外，屏面布置应力求紧凑和美观。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram)需要指出的是，微机式继电保护已经广泛地取代了基于电磁式继电器的保护装置，新式保护装置的屏面布置同该图已大不相同，屏面元件的数量已大为减少。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图

屏后接线图是以屏面布置图为基础，并以原理接线图为依据而绘制的接线图，表明了屏内各二次设备引出端子之间的连接情况，以及设备与端子排的连接情况，它既可被制造厂用于指导屏上配线和接线，也可被施工单位用于现场二次设备的安装。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图 屏后接线图是站在屏后所看到的接线图。 从屏后向屏体看去，看到的一般为：两列垂直布置的端子排处于屏的两侧；处于屏顶的各种小母线、熔断器和小刀闸等；众多的二次设备的背面及其接线端子。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图(端子排)

端子排是由若干节接线端子组成，每节接线端子由绝缘座和导电片组成，导电片的两端各有一个固定导线用的螺丝，可使两端的导线接通。端子排的作用是：①屏内设备相隔较远时的连接；②屏内设备与屏外设备（如电流互感器）之间的连接；第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图(端子排)③不同屏的设备之间的连接。端子排每行两侧均有相连通的端子，每个端子一般只接一根导线，必要时可接两根。端子排中的端子一般自上而下按下列顺序排列：①交流电流回路；②交流电压回路；③直流信号回路；④直流控制回路；⑤其他回路（如自动励磁电流和电压回路）；⑥转接回路（用于过渡连接：先排本安装单位的转接，再排其他安装单位的转接，最后排小母线连接用的转接）。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图(端子排)

“安装单位”是指在一个屏内，或属于某个一次回路所有二次设备的总称，或这些二次设备再按功能模块分类后的每个子集设备的总称（每个安装单位都有自己的端子排）。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图(端子排)

第一条线路的所有二次设备可称为第I安装单位；第二条线路的所有二次设备可称为第II安装单位。 新型变电站的断路器控制、继电保护、计量和通信设备常放在同一个屏上，由于设备和端子都较多，其相应的二次设备有时可按功能单位分为三个安装单位（保护与控制设备被画在一起），在屏上对应设立三个端子排。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图接线方法 为了便于安装接线，屏后接线图采用的是“相对编号”法。 例如要连接甲、乙两个设备，可在甲设备接线柱上标出乙设备接线柱的编号，而在乙设备接线柱上标出甲设备接线柱的编号。简单说来，就是“甲编乙的号，乙编甲的号”。这样，在接线和维修时就可以根据图纸很容易地找到每个设备的各个端子所连接的对象。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图接线方法 端子排图表格的首行说明安装单位的编号和名称； 其余各行要在中间位置说明端子的序号，在两侧栏标明该侧端子应接的设备（多为屏外设备）编号，或所接回路编号，在另一侧注明该侧端子应接的屏内设备编号。

第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接线图接线方法

为了避免混淆，屏上的所有设备均被编号，其构成为：①所属安装单位，本例均属于I。②设备序号，即在一个安装单位的范围内，从屏背面自上而下，自右而左依次编号。本例中有四个设备安装于保护屏，它们都属于安装单位I，序列号分别为1、2、3、4。第二节二次回路接线图三、安装接线图(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 3．端子排图和电缆联系图端子排图为屏后接线图的一个组成部分，其规则已在屏后接线图中说明。电缆联系图用于表明控制室内的各二次屏台及配电装置端子箱之间电缆编号、长度和规格，各屏台或配电装置用方框表示，框内注明其名称。第三节断路器的传统控制方式

功能：最重要的开关电器。既可以在正常情况下接通或切断一次系统中的负荷电流，又可在系统故障的情况下切断故障电流。断路器合分操作、自动跳闸、重合闸的控制与监视。接线方式：断路器控制回路的接线方式较多，按监视方式可分为灯光监视的控制回路与音响监视的控制回路。前者应用的最为普及，而后者一般只用于在电气主接线的进出线很多的场合，以减少控制屏所用的空间。第三节断路器的传统控制方式

对控制回路的一般要求断路器的控制回路必须完整、可靠，因此应满足下面一些要求：

(l）断路器的合闸和跳闸回路是按短时通电来设计的，操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈。(实现方式：为此，在合、跳闸回路中，接入断路器的辅助触点，既可将回路切断，同时，还为下一步操作做好准备。)(2）断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸或跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸或跳闸。第三节断路器的传统控制方式

对控制回路的一般要求

(3）控制回路应具有反映断路器位置状态的信号。(例如：手动合闸或手动跳闸时，可用红、绿灯发平光表示断路器为合闸或跳闸状态；红、绿灯发闪光即表示出现自动合闸自动跳闸)。(4）具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。(因断路器合闸时，如遇永久性故障，继电保护使其跳闸，此时，如果控制开关未复归或自动装置触点被卡住，将引起断路器再次合闸继又跳闸，即出现“跳跃”现象，容易损坏断路器。)因此，断路器应装设“电气防跳”或“机械防跳”装置第三节断路器的传统控制方式

对控制回路的一般要求(5）对控制回路及其电源是否完好，应能进行监视。控制回路使用的电压，有较高的直流电压（220V或110V）或较低的直流电压（48V或24V）。使用前一种电压进行控制，叫强电控制；使用后一种电压进行控制，叫弱电控制。一般常采用强电控制。(6）对于采用气压、液压和弹簧操作的断路器，应有对压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视回路和动作闭锁回路。第三节断路器的传统控制方式

二、灯光监视的控制回路和信号回路1．控制部件在介绍断路器控制回路和信号回路之前，应先介绍控制回路和信号回路中的三大部件：控制元件中间放大元件和操动机构。

第三节断路器的传统控制方式

二、灯光监视的控制回路和信号回路控制元件断路器的合、跳闸命令是由运行人员按下按钮或转动控制开关等控制元件发出的。按钮虽然简单，但触点数量太少，不能满足控制回路与信号回路的需要，故目前多采用带有转动手柄的控制开关来发出合、跳闸命令。

第三节断